具有光效率提升結構的有機發光組件的製作方法
2023-04-27 07:04:31 1
專利名稱：具有光效率提升結構的有機發光組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機發光組件，特指一種具有光效率提升結構的有機發光組件。
背景技術：
有機發光組件(organic light emitting devices/polymerlight emitting devices，OLED/PLED)的出光效率低的問題，一直制約著組件的發展，主要是受到光的全反射與波導效應的雙重影響，以致於內部量子效率(internal quantum efficiency)即使高達100％，但實際出光效率仍很低。圖2是傳統有機發光組件的畫素的剖面示意圖。此畫素包括一基板10；一反射式陽極20，形成於基板10上；一有機發光層22，形成於反射式陽極20上；一透明陰極24，形成於有機發光層22上；一保護層900，形成於透明陰極24上。有機發光層22中發出的光線L1，會到達保護層900的側壁901，而無法順利出光。Mller等人在J.of Appl.Phys.，Vol.91，No.5，pp.3324-3327，2002中使用半球狀微透鏡數組(hemispherical mi\cro-lens arrays)來提升有機發光二極體(OLED；organic light emitting diode)的出光效率。圖1顯示Mller所設計OLED的一個畫素的剖面示意圖，標號100表示玻璃基板，200為透明陽極，220為有機發光層，240為非透明陰極，標號300為半球狀微透鏡數組。但是，其出光效率仍舊不高。
發明內容
本發明的目的在於，為解決上述問題，提供一種出光效率高的有機發光組件，將傳統的有機發光組件中保護層的厚度減小，並且將至少兩層折射率漸變的光效率提升層設置於出光路徑中，利用光在不同折射率介質中的折射特性，進而改變光的行徑路線，使得原本無法出光的部分光線變成可以出光的光線，以達到提升出光效率的目的。
本發明的目的是通過以下技術手段實現的一種具有光效率提升結構的有機發光組件，包括複數個畫素，畫素至少包括一第一電極；一形成於第一電極上的有機發光層；一形成於有機發光層上的第二電極；以及一形成於第二電極上使得有機發光層所發出的光可通過光效率提升結構的一出光面而出光的光效率提升結構；其中光效率提升結構包括至少兩層折射率漸變的光效率提升層，且愈遠離出光方向的光效率提升層的折射率愈大。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，第一電極為一反射式陽極，第二電極為一透明陰極，且光效率提升結構形成於透明陰極上；有機發光組件還包括一基板，且反射式陽極形成於基板上；以及一形成於透明陰極和光效率提升結構之間的保護層，其中最靠近保護層的光效率提升層的折射率最大，最遠離保護層的光效率提升層的折射率最小，且保護層的折射率大於最靠近保護層的光效率提升層的折射率。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，出光面的外觀輪廓為一平坦面。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，光效率提升結構包括一降低光全反射層，降低光全反射層位於光效率提升結構層的最外層，降低光全反射層具有一可使得原本會產生光全反射的部分光線可通過折射出光的第一出光面。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，第一出光面的外觀輪廓為一弧面。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，第一出光面的外觀輪廓為一由複數個斜率漸變且相連的斜面構成的面。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一弧面，且位於第一表面的側邊。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓面為一由複數個斜率漸變且相連的斜面構成的面，且位於第一表面的側邊。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一斜面，且位於第一表面的側邊。
所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，降低光全反射層還具有一底面和一側壁，第一出光面和底面藉側壁而連接。
本發明的優點在於本發明將有機發光組件中保護層的厚度減小，並且增加至少兩層折射率漸變的光效率提升層設置於出光路徑中，因此，可因為光行徑路線的改變而有效提升出光效率。
圖1為傳統的具有微透鏡數組結構的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖2為傳統的沒有光效率提升結構的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖3為本發明第一實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖4為本發明第二實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖5為本發明第三實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖6為本發明第四實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖7為本發明第五實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖8為本發明第六實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖9為本發明第七實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
圖10為傳統的具有微透鏡數組結構的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發明的結構和功能。
圖3為本發明第一實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10；一反射式陽極20，形成於基板10上；一有機發光層22，形成於反射式陽極20上；一透明陰極24，形成於有機發光層22上；一保護層26，形成於透明陰極24上；以及一光效率提升結構S，形成於保護層26上。光效率提升結構S包括一靠近保護層26的第一光效率提升層30和一遠離保護層26的第二光效率提升層40。折射率由大排到小的順序是保護層26，第一光效率提升層30，第二光效率提升層40。
本發明較佳的設計準則是，本發明保護層26(如圖3所示)的厚度比傳統的保護層900(如圖2所示)的厚度小，使得本發明保護層26和光效率提升結構S的總厚度與傳統的保護層900的厚度基本相等。例如，在以下計算機仿真中，傳統保護層900的厚度為1000μm，本發明保護層26的厚度為700μm，第一和第二光效率提升層30和40的厚度各為150μm。這樣，圖3中的有機發光層22中所發出的光線L1(位置與傳統的圖2相同)，會因為光路徑的改變，經過第一和第二光效率提升層30和40的折射，由第二光效率提升層40的一出光面41以光線L2順利出光。亦即，藉本發明的光效率提升結構，可使原本無法出光的光線因為光在不同折射率介質中的折射特性，進而改變光的行徑路線，使得原本無法出光的部分光線，變成可以出光以達到提升出光效率的目的。因此，本發明可提升出光效率。
如圖3所示，第二光效率提升層40的出光面41的外觀輪廓為平坦面，但並不限於此。第二光效率提升層40的出光面41的外觀輪廓亦可為非平坦面，而使得第二光效率提升層具有降低光全反射的作用。例如，圖4為本發明第二實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發光層22，一透明陰極24，一保護層26，以及一第一光效率提升層30，其間的相對位置如同圖3。圖4和圖3的不同之處為第二光效率提升層40的構造。在圖4中，第二光效率提升層40為一降低光全反射層，其具有一第一出光面41和一底面42。第一出光面41包括一第一表面411和一第二表面412。第一表面411的外觀輪廓為平坦面，第二表面412位於第一表面411的側邊，且其外觀輪廓為弧面，與底面42連接。第二表面412的外觀輪廓亦可由複數個斜率漸變且相連的小斜面構成。
如圖4所示，有機發光層22中所發出的光線L3，到達第二光效率提升層40的第二表面412時，由於第二表面412的外觀輪廓為弧面，入射角減小，不會大於臨界角，因此光線L3不會全反射，而會經折射以光線L4出光。也就是說，習知OLED畫素結構在沒有第二光效率提升層40(降低全反射層)的情況下會產生全反射的光線，這些光線可藉本發明第二光效率提升層40的第二表面412的改進，而得以折射出光。
因此，在第4圖的有機發光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統保護層的厚度減小，並且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和40，使得原本到達保護層側壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由於第二表面412的外觀輪廓為弧面，使得原本會產生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖5為本發明第三實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖5和圖3的不同之處為第二光效率提升層40的構造。在圖5中，第二光效率提升層40為一降低光全反射層，其具有一第一出光面41、一底面42和一側壁43。第一出光面41包括一第一表面411和一第二表面412。第一表面411的外觀輪廓為平坦面，第二表面412位於第一表面411的側邊，且其外觀輪廓為弧面。第二表面412借側壁43而與底面42連接。
與圖4類似，在圖5的有機發光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統保護層的厚度減小，並且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和40，使得原本到達保護層側壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由於第二表面412為的外觀輪廓弧面，使得原本會產生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖6為本發明第四實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖6和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構造。在圖6中，光效率提升結構S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層50。第二光效率提升層50為一降低光全反射層，其具有一第一出光面51和一底面52。第一出光面51包括一第一表面511和一第二表面512。第一表面511的外觀輪廓為平坦面，第二表面512的外觀輪廓為斜面，位於第一表面511的側邊，且與底面52連接。
與圖4類似，在圖6的有機發光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統保護層的厚度減小，並且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和50，使得原本到達保護層側壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由於第二表面512的外觀輪廓為斜面，使得原本會產生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖7為本發明第五實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖7和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構造。在圖7中，光效率提升結構S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層50。第二光效率提升層50為一降低光全反射層，其具有一第一出光面51、一底面52和一側壁53。第一出光面51包括一第一表面511和一第二表面512。第一表面511的外觀輪廓為平坦面，第二表面512的外觀輪廓為斜面，位於第一表面511的側邊。第二表面512借著側壁53與底面52連接。
與圖6類似，在圖7的有機發光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統保護層的厚度減小，並且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和50，使得原本到達保護層側壁而無法出光的光線可因光行徑路線而順利出光；(2)由於第二表面512的外觀輪廓為斜面，使得原本會產生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖8為本發明第六實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖8和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構造。在圖8中，光效率提升結構S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層60。第二光效率提升層60為一降低光全反射層，其具有一第一出光面61和一底面62。圖8顯示的第一出光面61的外觀輪廓為弧面。
與圖4類似，在圖8的有機發光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統保護層的厚度減小，並且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和60，使得原本到達保護層側壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由於第一出光面61的外觀輪廓為弧面，使得原本會產生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。第一出光面61的外觀輪廓亦可由複數個斜率漸變且相連的小斜面構成。
圖9為本發明第七實施例的有機發光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖9和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構造。在圖9中，光效率提升結構S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層60。第二光效率提升層60為一降低光全反射層，具有一第一出光面61、一底面62、以及一側壁63，第一出光面61和底面62藉側壁63而連接。第一出光面61的外觀輪廓為弧面。
與圖8類似，在圖9的有機發光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統保護層的厚度減小，並且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和60，使得原本到達保護層側壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由於第一出光面61的外觀輪廓為弧面，使得原本會產生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
在本發明上述的具體實施例中，光效率提升結構均以包括兩層光效率提升層為例，但並不限於此。本發明的光效率提升結構可包括2至10層光效率提升層，較佳者為2至5層光效率提升層，但並不限於此。本發明的光效率提升結構可包括更多層，但多層光效率提升層的折射率必須為漸減，亦即，最靠近保護層26的光效率提升層的折射率最大，而最遠離保護層26的光效率提升層的折射率最小。
適用於本發明的反射式陽極可為銦錫氧化物(Indium-tin-oxide；ITO)或銦鋅氧化物(Indium-zinc-oxide；IZO)的反射膜或高功函數金屬膜組成。有機發光層可由電洞傳輸層(Hole transport layer；HTL)、發光層(Emitting layer；EML)及電子傳輸層(Electron transport layer；ETL)組成。透明陰極可採鍍透明金屬薄膜的方式。保護層可用高分子聚合物(polymer)。
本發明的各層光效率提升層亦可為高分子聚合物，其製作可採用半導體製程的鍍膜、微影、蝕刻等技術。或者，光效率提升層亦可採用熱塑性塑料，利用模具油壓成型。
以下是本發明與習知結構的計算機仿真效果比較以上述圖2所示的習知結構、圖3所示的本發明的結構和具有微透鏡數組保護層的結構(如圖10所示)來進行計算機仿真。設計參數如下反射式陽極20的反射率為100％，有機發光層22的厚度為0.15μm，平均折射率1.75，透明陰極24的透光率為100％，畫素寬度為2000μm。
圖2所示的習知結構的保護層900的厚度為1000μm，折射率n＝1.4。
圖3所示的本發明的保護層26的厚度為700μm，折射率n＝1.46；第一光效率提升層30的厚度為150μm，折射率n＝1.4；第二光效率提升層40的厚度為150μm，折射率n＝1.3。
圖10所示的習知、微透鏡數組型結構的保護層920的厚度為1000μm，折射率n＝1.4；微透鏡數組的曲率半徑為10μm。
計算機仿真結果如下表所示。結果顯示，本發明的OLED畫素構造可提升出光效率。
綜合上述，本發明將有機發光組件中保護層的厚度減小，並且增加至少兩層折射率漸變的光效率提升層設置於出光路徑中。如此，可因為光行徑路線的改變而有效提升出光效率。
權利要求
1.一種具有光效率提升結構的有機發光組件，包括複數個畫素，其特徵在於畫素至少包括一第一電極；一形成於第一電極上的有機發光層；一形成於有機發光層上的第二電極；以及一形成於第二電極上使得有機發光層所發出的光可通過光效率提升結構的一出光面而出光的光效率提升結構；其中光效率提升結構包括至少兩層折射率漸變的光效率提升層，且愈遠離出光方向的光效率提升層的折射率愈大。
2.根據權利要求1所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於第一電極為一反射式陽極，第二電極為一透明陰極，且光效率提升結構形成於透明陰極上；有機發光組件還包括一基板，且反射式陽極形成於基板上；以及一形成於透明陰極和光效率提升結構之間的保護層，其中最靠近保護層的光效率提升層的折射率最大，最遠離保護層的光效率提升層的折射率最小，且保護層的折射率大於最靠近保護層的光效率提升層的折射率。
3.根據權利要求1所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於 出光面的外觀輪廓為一平坦面。
4.根據權利要求1所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於光效率提升結構包括一降低光全反射層，降低光全反射層位於光效率提升結構層的最外層，降低光全反射層具有一可使得原本會產生光全反射的部分光線可通過折射出光的第一出光面。
5.根據權利要求4所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於第一出光面的外觀輪廓為一弧面。
6.根據權利要求4所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於第一出光面的外觀輪廓為一由複數個斜率漸變且相連的斜面構成的面。
7.根據權利要求4所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一弧面，且位於第一表面的側邊。
8.根據權利要求4所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓面為一由複數個斜率漸變且相連的斜面構成的面，且位於第一表面的側邊。
9.根據權利要求4所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一斜面，且位於第一表面的側邊。
10.根據權利要求4所述的具有光效率提升結構的有機發光組件，其特徵在於降低光全反射層還具有一底面和一側壁，第一出光面和底面藉側壁而連接。
全文摘要
本發明涉及一種具有光效率提升結構的有機發光組件，包括複數個畫素，畫素包括一第一電極，一形成於第一電極上的有機發光層，一形成於有機發光層上的第二電極和一形成於第二電極上的光效率提升結構，使得有機發光層所發出的光可通過光效率提升結構而出光。本發明的光效率提升結構包括至少兩層折射率漸變的光效率提升層，且愈遠離出光方向的光效率提升層的折射率愈大。藉本發明的光效率提升結構，可提高出光效率。
文檔編號H05B33/14GK1599526SQ03156930
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月15日 優先權日2003年9月15日
發明者韋安琪, 楊恒隆, 謝漢萍 申請人:統寶光電股份有限公司